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1、编号 : 类 别 全日制教育硕士 V 在职教育硕士 以知仲紇夫爹 教育硕士学位论文 题目 ：以培养计算思维为导向的高中算法与程序设 计教学案例设计 专业教学部：现代教育技术 专 业 名 称 ： 现 代 教 育技术 指 导 教 师 ： 王 兴 辉 刘 焕 良 研 究 生：李玲 提交时间： 2016年 6月 沈阳师范大学教育硕士研宄生院制 类 别 全日制教育硕士 V 在职教育硕士 教育硕士学位论文 题目：以培养计算思维为导向的高中算法与程序设计教 学案例设计 论文编号： 专 业 名 称 ： 现 代 教 育 技 术 专业教学部：现代教育技术专业教学部 沈阳师范大学教育硕士研究生院制 沈阳师范大学教育
2、硕士学位论文 独创性声明 本人所呈交的学位论文足在导师的指 $ K取得的研究成果。据我所知， 除文中己经注明引用的 容外，木论文不包含其他个人 d经发表或撰写过的 研究成果。对木文的研允做出朿耍贡献的个人和集体，均已在文中作了明确 说明并表示了谢意。 作者 “ 签名： N期： 沈阳师范大学教育硕士学位论文 著作权使用声明 本人授权沈阳师范大学教硕士研究生院，将木人硕士学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索；有权保留学位论文并向国家主管部门 或其指定机构送交论文的电子版和纸质版，允许论文被查阅和借阅：有权可 以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。保密的，位论文 在解密后适
3、用本规定。 作者签名： 丨丨期： 目录 摘要 . III Abstract . IV V绪论 . 1 (-)选题背景 . 1 (二） 国内外研究现状 . 1 1. 国外研宄现状 . 2 2. 国内研宄现状 . 2 (三） 研究的意义和内容、解决的关键问题 . 4 1. 研宄意义 . 4 2. 研宄内容 . 4 3. 解决的关键问题 . 4 (四） 研究方法及思路 . 5 1. 研宄方法 . 5 2. 研宄思路 . 5 3. 选题的创新性 . 6 4. 基于计算思维的理论基础 . 6 二、 计算思维概述 . 8 ( )计算思维的定义 . 8 (二） 计算思维的特征 . 8 (三） 小结 . 9
4、三、 以计算思维为导向的教学设计研究 . 10 (-)算法与程序设计课内容和对象分析 . 10 1. 算法与程序设计内容分析 . 10 2. 教学对象分析 . 10 (二） 教学方法的分析 . 11 1. 任务驱动法 . 11 2. 游戏教学法 . 12 3. 探宄式教学法 . 12 (三） 与常规教学比较分析 . 13 (四） 以计算思维为导向的教学设计研究 . 13 四、 以培养计算思维为导向的教学案例设计 . 10 (一 ) . 选择结构程序设计 . 15 1“ 案例描述一一选择结构程序设计 . 15 2.案例实施效果及分析 . 22 (二） 选择结构程序设计实验 . 23 1“ 案例描
5、述一一选择结构程序设计实验 . 23 2“ 案例实施效果及分析 . 26 (三） 枚举算法及程序实现 . 26 1“ 案例描述 枚举算法及程序实现 . 26 2“ 案例实施效果及分析 . 32 (四） 教学评价 . 33 五、结论和展望 . 34 (-)结论 . 34 (二）不足与展望 . 35 参考文献 . 36 附录 一 . 38 附录二 . 39 致谢 . 41 摘要 煳以 tH:教授提山计算思维以后，越来越多的专家和学者们开始关汴并探究 它。计算思维已成了当前研宄的一个热点话题，也取得了一定成果。在我国开 展的 九校联盟会议上 明确提出了要培养计算思维能力，而思维的培养和训 练是一个长
6、期和漫长过程，高中阶段学生的思维成长比较快，因此当学生深入 了解知识技能的同时，关注学生的计算思维能力也是很有必要的，可以帮助我 们更好地生存，算法与程序设计这门课程最主要目标即是学会算法，经过开展 本门课程的学让高中生们从中感悟这样的 -种以维方式。 本研宄在充分 /解了计兑以维的概念、研宄背方面的内容 L， 给出具 体的教学案例设计，真实的课堂中，每一个环节都是渗透了计算思维的相关方 法。解决算法问题时，也是用计算思维的相关方法进行 问题求解，引导同 7们 学会这样的让同学们感受这种思维方式，培养计兑思维能力，对 /站础教 fj阶 段中如何推进H“ 算思维研宄有必贤的义。 本文在应用研宂的
7、过程中， .利川教学实践，枳极探索高中信总技术观堂上 的教学改革， U:越来越多的高中信总技术教师对计算思维这一个领域感兴趣， 来关注并具体地探究计兑思维，从 id让更多的学生从中受益。 笔者的 :研究过程中，通过阅览和分析很多的大量相关资料，很好地理解计 算思维的定义及计算思维的特征等方面的内容，和高中信息技术中的高中算 法与程序设计课这门课程结合起来，通 过研究，然后结合具体内容，再给出 具体教学案例设丨十，并进行相关的分析。 最后通过前面一系列的研宄，总结并提炼出了几点教学方面有关的建议， 冋时也客观地分析了木研宄的不足之处，片对汁算思维未来的发展做了瞻望。 关键词：计算思维；算法与程序
8、设计；商屮信息技术：案例 设计 HI Abstract After the definition of computational thinking as proposed by Professor Jeannette Wing, more and more experts and scholars began to pay attention and to explore it. Computational thinking has become a hot topic of current research, but also achieved some results. In China
9、 launched a MC9 League meeting“ clearly put forward to cultivate computational thinking skills, but thinking and culture training is a long and lengthy process, high school students thinking grow faster, so when students understand the knowledge and skills at the same time, pay attention to student
10、computational thinking ability is very necessary, it can help us in the future to better survive. “Algorithms and program design,“ this course is to learn the algorithm ?it is the most important goal, after this course of study and allow high school students from the sentiment in this way of thinkin
11、g. In this research, in full knowledge of the content of the concept of computational thinking, research and other aspects of the background after giving specific teaching case design, in a real classroom, every link is related to the method of calculating penetration thinking. Problem solving algor
12、ithm is used related to the calculation method of thinking, to guide students to learn this so that students feel this way of thinking, develop computational thinking ability, on how to advance in the stage of basic education in computational thinking research is necessary significance. During the c
13、ourse of applied research, the use of teaching practice, and actively explore teaching reform in high school information technology in the classroom, so that more and more high school teachers interested in this field of information technology, computational thinking on this, and to focus specifical
14、ly explore computational thinking , so that more students can benefit from it. The author reads and analyzes a lot of relevant information on the process of research, a good understanding of the content of the definition and characteristics of computational thinking with information technology in th
15、e “algorithms and programming classes in high school,“ this course together, through the research, and then give a specific teaching design case, and relevant analyFinally, in front of a series of research, summarize and refine the proposals relating to several aspects of teaching, objective analysi
16、s of the shortcomings of this research, and the development of computational thinking to do a look in the future. Keywords:Computational thinking; Algorithms and program design; Case 一、绪论 (一） 选题背景 2006年周以真教授提出计算思维，并做出了一个合理的解释。从那个时候 开始，计算思维就引起了广泛的讨论，成了 个热点讨论和探宄的沾题。 2010 年在西安交通大学举行了首届 九校联盟 会议，会议上便提出了在
17、大学计算 机基础教学阶段，它的任务是 培养学生的计算思维能力 ，也是将这项内容作 为一个核心 .而我们知道培养能力是 个长期而漫长的过程，因此在 中开展 计兑思维的培养是很有意义的，学习知识技能同时还贤领会到这种思维方式。 对于高中算法与程序设计课本 I 课程，课标中要求学生会基本的算 法，同时学习这门课程我们可以从简中 .问题出发，通过程序实现兑法，能解决 实际生活中的问题，感受到这种思维。当前，在高中信息技术算法与程序设 计本门课的学习中，抽象、逻辑性极强的算法和程序设计让学生感到比较困 难，无从下手，学习起来相对有一定的难度，教师讲授过程中未特别重视学生 的思维方式和方法，可能只是简单的
18、灌输了知识，学生对思维的过程不是很清 晰，因此在思维的角度上 学生们还有一些欠缺。在当今，信息时代，以计算机 为载体的计算 .如云计算，大数据等的普及，使计兑机 1J人的关系更加密切 . 计算机在社会生活中发挥着很重要的作川。为了适应这个高速发展的社会，无 论是在平时的日常生活还是在信息技术课程中，我们处处用到了算法，因此有 必要在当前算法与稈卬设计教学中，思考如何把 m去变得生动活泼，学生 学习灵活的思维方式。生活中会遇到各种各样的问题，学会思考和分析，最终 解决问题。在进行研究的过程中，核心内容在第四章培养学生们计算思维能力 的教学案例的设计，通过这样的案例设计， R在史好地 _7:会解决
19、 I、 “题。 (二 ) 国内外研究现状 通过阅读大量的文献资料，全面地检索各大网站，查阅知网以及沈阳师范 大学图书馆中的纸质书本等资料，对所包含的有关内容进行梳理、分析和研宄。 现总结如下： 1. 国外研究现状 2006年 计算思维 这一词由美国美国卡内基 “ 梅隆大学计算机系主任周 以真教授提出的，这也是人们认识和了解计算思维的开始。她是这样埋解计算 思维的，丨十算以维是运用 H“ 算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及 人炎行为埋解的思维活动。之后国际教 ff技术协会和计算机科学教师协会，定 义将计算思维视为是一种解决问题的过程，这种定义是可操作的，是根据计算 机思维的表现特征来定
20、义的 。美国一些大学也开始开展与计算思维有关的高 级课程， 些中学也参与到其中，它对中小学计 _1； 7:思维教肓起到了指导作用， 冋时 il:在开发适合中学计算机科学课程 提高学生的计算思维能力 。 计算思 维 这个词非常广泛地出现在各大文献和资料丨 :，它得到越来越多的学者们的 关注和探讨。 计算思维同时对英国及一些欧洲国家都产生很火的影响，英网的一些大学 经常开展一些研吋会，涉及教育 、生物、建筑等很多不同的领域，各个领域中 的专家和学者探讨与很多相关的问题 ， BCS (英国计算机协会 )也针对许多问题 1七丨绕计 t;思维进行了探讨，并且提山了计算思维在欧洲发展的厅动纲领；。英 国也
21、正在开发小学计算机课程 。 2. 国内研究现状 计算思维在我国首先被提到是在 1992年，北京师范大学的博士生黄崇福， 在他的 -篇博士论文当中提及，似是当时并没有引起广人研允者们的关汴和研 宄，但 2006年以后提出计算思维后，我国的一些学者们对它进行深入探讨，并 取得很大的收获。主要有以下几方面： 第一，高等学校开始关 注计算思维，尤其是在计算机和电子系中的一些有 关程序设计的课，何明昕副教授开展了 学习与计算思维 的讲座，详细地表 * S Wing J M_ Computational Thinking J. Communication of the ACM， 2006,49(3): 3
22、3-35. Philips p_ computational Thinking :aproblem-solving tool forevery classroomE6/0L_ http:/www.csta.acre.org/resources/sub/resourcefiles/computational Thinking.pdf,2008. 刘向永 .计算思维改变信息技术课程 J+中国信息技术教育 ,2013(6) :5-9. 牟琴 .基于计算思维的计算机基础课程教学与学习的模式研究与实践 D.四川：四川师范大学硕士学位 论文 .2012. S刘向永 .计算思维改变信息技术课程 J.中国信息技术教育， 2013 ： 5-9.